光合細菌對農村污水誘發蠶豆微核的影響

李盡哲+黃雅琴+王偉

摘要：為了研究光合細菌對農村污水誘發蠶豆根尖細胞微核的抑制效應，以不同濃度的光合細菌污水處理液浸種處理蠶豆根尖，制片觀察分析其對根尖細胞的影響，并統計有絲分裂指數、微核率、微核指數和微核抑制率。結果表明，隨著光合細菌原液體積分數的增加，有絲分裂指數增加，根尖微核率和微核指數降低，微核抑制率增加，染色體畸變減少。光合細菌通過代謝分解同化了農村污水中的有害物質，降低了污染物對蠶豆根尖染色體的遺傳損傷，緩解了有害物質對蠶豆根尖有絲分裂的抑制，減少了微核的形成和染色體畸變的發生。

關鍵詞：光合細菌；蠶豆；農村污水；微核；染色體畸變

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）17-4029-03

Effects of Photosynthetic Bacteria on Vicia faba micronucleus Induced by Rural Sewage

LI Jin-zhe，HUANG Ya-qin，WANG Wei

（Department of Biotechnology， Xinyang College of Agriculture and Forestry， Xinyang 464000， Henan， China）

Abstract： To study the inhibitory effect of Photosynthetic bacteria on micronucleated cells of Vicia faba root tips induced by rural sewage， Vicia faba root tips were treated with different concentrations mixture of photosynthetic bacteria and sewage. The impact on root tip cells was analyzed by making temporary mounts， counting the mitotic index， micronucleus， micronucleus index and micronucleus inhibition rate. The results showed that when the volume fraction of liquid photosynthetic bacteria increased， the mitotic index and micronucleus inhibition rate increased， while the micronucleus and micronucleus index decreased. Photosynthetic bacteria reduced the genetic damage of chromosome， alleviated the inhibition effect on mitotic， lowered the formation of micronuclei and chromosome aberrations in root tip cells by decomposing the pollutants in rural sewage.

Key words： photosynthetic bacteria； Vicia faba； rural sewage； micronucleu； chromosomal aberrations

我國人多地少，土地資源的開發已接近極限，化肥、農藥的施用成為提高土地產出的重要途徑，然而農藥和化肥的過量使用已經嚴重污染了水體和土壤，再加上家禽家畜糞便和生活垃圾的任意排放，農村環境日益惡化，這直接影響了農產品的產量和品質，對人類自身的健康也構成了嚴重威脅[1，2]。在污水處理上，光合細菌（PSB）已經被廣泛應用[3，4]。它是自然界中重要的微生物類群，生命力極強，能將廢水中的大分子有機物、氮磷營養鹽、重金屬、含硫化合物和其他污染物如亞硝胺降解為揮發酸、低糖、氨基酸等無毒小分子物質[5]。目前，利用光合細菌處理廢水已成功投產[6]。然而，關于光合細菌對農村污水誘發蠶豆根尖細胞微核的生物學效應的研究報道很少。

蠶豆根尖細胞微核檢測技術由于簡便、重復性好、靈敏度高，已廣泛用于水質的檢測[7，8]，它能較準確地反映致突變因子對細胞的遺傳毒害的大小，如果利用蠶豆微核試驗來研究光合細菌對農村污水處理能力將更具有代表性。本試驗利用光合細菌原液和農村污水培養處理蠶豆種子，研究了不同濃度的光合細菌原液對污水誘發的蠶豆根尖細胞微核以及有絲分裂、染色體構型的影響，為光合細菌應用于農村環境治理提供細胞遺傳學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

蠶豆種子；光合細菌菌株（紫色非硫細菌），由重慶大學生物工程學院提供。

1.2 光合細菌原液的制備

無菌操作條件下，在50 mL錐形瓶中加入10 mL除去瓊脂的液態Molisch培養液，挑取Molisch 瓊脂培養基上的光合細菌（紫色非硫細菌）單菌落于其中培養，黑暗狀態下28 ℃、180 r/min培養16～18 h，培養至微紅色，然后在28 ℃下，3 000～4 000 lx光照條件下，按照10%的接種量先接種到裝有90 mL去瓊脂的Molisch液體培養基的100 mL錐形瓶中培養3～5 d，培養期間，每天晃動錐形瓶3～5次，培養至光合細菌菌液顏色呈深紫色且OD593 nm=3±0.1（或OD795 nm=3.5±0.1）時停止培養，置于4 ℃冰箱中備用。

1.3 根尖細胞的培養與處理

將蠶豆種子在水中浸泡24 h，待吸水膨脹后移到鋪有2層濕潤濾紙的培養皿中，置于25 ℃黑暗培養50 h，待根長至1～2 cm時，隨機分成7組（每組20個蠶豆），即陰性對照組CK1（自來水）、陽性對照組CK2（農村污水）和5個試驗組。試驗組處理液由污水和光合細菌原液混合配制，其中光合細菌原液的體積分數分別為5%（A）、10%（B）、15%（C）、20%（D）和25%（E）。將7組蠶豆根尖分別用7種處理液浸根培養6 h，自來水沖洗，培養皿中自來水恢復培養24 h。分別剪取長1 cm左右的根尖在卡諾固定液中固定24 h，然后酸解、染色、制片、鏡檢。每個根尖觀察1 000個細胞。

1.4 數據分析

計算蠶豆根尖細胞有絲分裂指數（MI）、微核率 （MNR）、微核指數和微核抑制率。用Origin7.5數據處理軟件對試驗數據進行差異顯著性分析。

MI=（分裂期細胞數/觀察細胞總數）×100%

MNR=（微核細胞數/觀察細胞總數）×1 000‰

微核指數=樣本微核率/陰性對照的微核率

微核抑制率=（陽性對照微核細胞數-樣本微核細胞數/陽性對照微核細胞數）×100%

2 結果與分析

2.1 不同濃度的光合細菌污水處理液對蠶豆根尖細胞有絲分裂指數的影響

對不同濃度的光合細菌污水處理液處理后的蠶豆根尖細胞進行了鏡檢觀察，結果表明，MI隨光合細菌原液體積分數的增加而增加，分別為（3.41±0.24）%、（4.38±0.13）%、（4.87±0.16）%、（5.27±0.21）%、（5.52±0.26）%。與陽性對照組CK2的MI（2.13±0.11）%相比，A液處理MI增加最少，僅1.28個百分點；E液處理MI增加最多，達3.39個百分點。與陰性對照組CK1的MI（6.14±0.24）%相比，E液處理后MI降低最少（0.62個百分點），D液處理后MI降低0.87個百分點。由此可見，農村污水明顯抑制了根尖細胞的有絲分裂，但隨著光合細菌原液體積分數的增加抑制作用減弱，即MI與光合細菌原液體積分數之間呈正相關。

2.2 不同濃度的光合細菌污水處理液對蠶豆根尖細胞微核的影響

用含不同量光合細菌的污水處理浸種蠶豆根尖，通過制片觀察微核的發生（圖1），并統計MNR、微核指數和微核抑制率（表1）。如圖1所示，在蠶豆根尖細胞的不同時期均觀察到了微核的發生。在細胞間期觀察到了多種微核類型，有單微核、雙微核和大微核，其中單微核最常見，數量最多，雙微核和大微核較少。在有絲分裂的過程中，也有微核的出現，即前期微核、后期微核和末期微核，其中后期微核和末期微核最常見。這可能與有絲分裂后期姊妹染色單體向兩級移動的過程容易受到外界的干擾，出現染色體的斷裂有關。這些斷裂的染色體片段游離在細胞中形成了微核，隨著細胞的有絲分裂結束，隨機進入到子細胞中，形成間期微核。由表1可見，隨著光合細菌原液體積分數增加，MNR和微核指數降低、微核抑制率升高。用A液處理時，MNR最高，微核指數最高，微核抑制率最低。用E液處理時，MNR最低，微核指數最低，微核抑制率最高。A液和E液相比，MNR、微核指數、微核抑制率均相差較大。方差分析顯示，五個不同梯度的菌液均與陽性對照相比有差異，其中B液、C液、D液和E液均達到了極顯著差異。因此，認為光合細菌能夠抑制污水所誘發的微核的產生，隨著光合細菌原液體積分數的增加，對微核的抑制效應越顯著。光合細菌對污水誘發的微核的抑制作用與光合細菌原液的體積分數之間存在計量-效應關系，其相關方程式為y=0.352 057 x-3.302 06，式中，x代表光合細菌原液的體積分數（%），y代表微核抑制率（%），R2=0.956 1。推測是光合細菌分解了污水中的有害物質，減少了其對染色體的遺傳損傷。

2.3 不同處理液下蠶豆根尖細胞染色體畸變情況

用含不同量光合細菌的污水處理浸種蠶豆根尖，觀察細胞的有絲分裂，其間出現的染色體畸變主要有滯后染色體、染色體拋出、染色體橋、染色體環、三體和染色體斷片，有的染色體畸變呈并發狀（圖2）。分析發現，陽性對照的根尖染色體畸變類型最多，且形式復雜，呈并發狀。隨著光合細菌原液體積分數的增加，染色體畸變減少，畸變類型單一化。染色體結構的變異主要表現是染色體拋出、染色體橋和染色體環；染色體行為變異的典型表現是染色體滯后；微核的誘發必然導致染色體數目的減少，產生非整倍體。隨著光合細菌原液體積分數的增加，染色體畸變類型減少，染色體畸變率降低，兩者呈負相關。

3 討論

試驗結果表明，光合細菌能夠抑制農村污水對蠶豆根尖細胞的遺傳毒害。隨著光合細菌原液體積分數的增加，MI和微核抑制率增加，根尖MNR和微核指數降低，染色體畸變程度降低。當光合細菌原液的體積分數為25%時，有絲分裂指數最大、微核率最低、微核指數最小、微核抑制率最高、染色體畸變最少。可見，光合細菌通過代謝分解同化了農村污水中的有害物質，將農藥和化肥的殘留降解，從而降低了污染物對蠶豆根尖染色體的遺傳損傷，緩解了有害物質對蠶豆根尖有絲分裂的抑制，減少了微核的形成和染色體畸變的發生。前人研究發現洋蔥[9]和香菇[10]水提液能抑制環磷酰胺誘發的微核、蛹蟲草水提取液能抑制Cu2+誘發的微核[11]、蛹蟲草多糖能抑制紫外線誘發的微核[12]，而光合細菌對污水誘發的微核的抑制效應還未見報道。

光合細菌對污水誘發的微核的抑制作用與光合細菌原液的體積分數之間存在計量—效應關系，可以擬合出直線回歸方程，可見體積分數與抑制率雖然呈正相關，但是此方程的R2=0.956 1<0.99，不是一條標準的直線，隨著體積分數的增加，微核抑制率的增加減緩，逐漸呈現平臺效應。該試驗肯定了光合細菌對污水誘發的蠶豆根尖微核的抑制作用，為光合細菌對污水處理過的蠶豆根尖的細胞遺傳學效應提供了資料，為最終開發出能夠治理農村污水污染、改善農產品品質、提高農產品產量的光合細菌微生態肥料奠定基礎。

參考文獻：

[1] 馬魯銘，王云龍，劉志剛，等.南方農村生活污水處理目標及工藝模式探討[J].中國環境科學，2013，33（1）：118-122.

[2] 蘇東輝，鄭 正，王 勇，等.農村生活污水處理技術探討[J].環境科學與技術，2005，28（1）：1003-1004.

[3] 李福枝，劉 飛，曾曉希，等.光合細菌（PSB）應用的研究進展[J].食品與機械，2008，24（1）：152-158.

[4] 張信娣，陳 瑛.光合細菌對三角帆蚌養殖水體水質的影響[J].淡水漁業，2007，37（1）：103-105.

[5] 黃翔峰，李春鞠，章非娟.光合細菌的特性及其在廢水處理中的應用[J].中國沼氣，2005，23（1）：29-35.

[6] 呂 紅，周集體，王 競.光合細菌降解有機污染物的研究進展[J].工業水處理，2003，23（10）：9-12.

[7] 蔣 琳，張 丹，劉玉榮，等.武漢市南湖區域不同污染水源對蠶豆根尖細胞有絲分裂期染色體的影響[J].華中農業大學學報，2007，26（3）：423-427.

[8] 李亞青，李 屹.生活污水對蠶豆根尖細胞致畸效應的研究[J].水資源與水工程學報，2013，03（4）：201-203.

[9] 秦永燕，王旭東，劉瑞祥，等.蠶豆微核技術研究洋蔥的抗突變作用[J].食品研究與開發，2012，33（12）：5-7.

[10] 陳曉麟，王 強.香菇水提取液對蠶豆根尖微核率的影響[J].食品研究與開發，2010，31（4）：133-135.

[11] 田雪蓮，陸偉東，田雪珊，等.蛹蟲草水提液對誘發蠶豆根尖微核的影響[J].食品工業科技，2011，32（2）：149-150.

[12] 朱蘊蘭，邵 穎，陳安徽，等.蛹蟲草多糖對紫外線誘發蠶豆根尖細胞微核的影響[J].食品科學，2009，30（1）：177-180.

將蠶豆種子在水中浸泡24 h，待吸水膨脹后移到鋪有2層濕潤濾紙的培養皿中，置于25 ℃黑暗培養50 h，待根長至1～2 cm時，隨機分成7組（每組20個蠶豆），即陰性對照組CK1（自來水）、陽性對照組CK2（農村污水）和5個試驗組。試驗組處理液由污水和光合細菌原液混合配制，其中光合細菌原液的體積分數分別為5%（A）、10%（B）、15%（C）、20%（D）和25%（E）。將7組蠶豆根尖分別用7種處理液浸根培養6 h，自來水沖洗，培養皿中自來水恢復培養24 h。分別剪取長1 cm左右的根尖在卡諾固定液中固定24 h，然后酸解、染色、制片、鏡檢。每個根尖觀察1 000個細胞。

1.4 數據分析

計算蠶豆根尖細胞有絲分裂指數（MI）、微核率 （MNR）、微核指數和微核抑制率。用Origin7.5數據處理軟件對試驗數據進行差異顯著性分析。

MI=（分裂期細胞數/觀察細胞總數）×100%

MNR=（微核細胞數/觀察細胞總數）×1 000‰

微核指數=樣本微核率/陰性對照的微核率

微核抑制率=（陽性對照微核細胞數-樣本微核細胞數/陽性對照微核細胞數）×100%

2 結果與分析

2.1 不同濃度的光合細菌污水處理液對蠶豆根尖細胞有絲分裂指數的影響

對不同濃度的光合細菌污水處理液處理后的蠶豆根尖細胞進行了鏡檢觀察，結果表明，MI隨光合細菌原液體積分數的增加而增加，分別為（3.41±0.24）%、（4.38±0.13）%、（4.87±0.16）%、（5.27±0.21）%、（5.52±0.26）%。與陽性對照組CK2的MI（2.13±0.11）%相比，A液處理MI增加最少，僅1.28個百分點；E液處理MI增加最多，達3.39個百分點。與陰性對照組CK1的MI（6.14±0.24）%相比，E液處理后MI降低最少（0.62個百分點），D液處理后MI降低0.87個百分點。由此可見，農村污水明顯抑制了根尖細胞的有絲分裂，但隨著光合細菌原液體積分數的增加抑制作用減弱，即MI與光合細菌原液體積分數之間呈正相關。

2.2 不同濃度的光合細菌污水處理液對蠶豆根尖細胞微核的影響

用含不同量光合細菌的污水處理浸種蠶豆根尖，通過制片觀察微核的發生（圖1），并統計MNR、微核指數和微核抑制率（表1）。如圖1所示，在蠶豆根尖細胞的不同時期均觀察到了微核的發生。在細胞間期觀察到了多種微核類型，有單微核、雙微核和大微核，其中單微核最常見，數量最多，雙微核和大微核較少。在有絲分裂的過程中，也有微核的出現，即前期微核、后期微核和末期微核，其中后期微核和末期微核最常見。這可能與有絲分裂后期姊妹染色單體向兩級移動的過程容易受到外界的干擾，出現染色體的斷裂有關。這些斷裂的染色體片段游離在細胞中形成了微核，隨著細胞的有絲分裂結束，隨機進入到子細胞中，形成間期微核。由表1可見，隨著光合細菌原液體積分數增加，MNR和微核指數降低、微核抑制率升高。用A液處理時，MNR最高，微核指數最高，微核抑制率最低。用E液處理時，MNR最低，微核指數最低，微核抑制率最高。A液和E液相比，MNR、微核指數、微核抑制率均相差較大。方差分析顯示，五個不同梯度的菌液均與陽性對照相比有差異，其中B液、C液、D液和E液均達到了極顯著差異。因此，認為光合細菌能夠抑制污水所誘發的微核的產生，隨著光合細菌原液體積分數的增加，對微核的抑制效應越顯著。光合細菌對污水誘發的微核的抑制作用與光合細菌原液的體積分數之間存在計量-效應關系，其相關方程式為y=0.352 057 x-3.302 06，式中，x代表光合細菌原液的體積分數（%），y代表微核抑制率（%），R2=0.956 1。推測是光合細菌分解了污水中的有害物質，減少了其對染色體的遺傳損傷。

2.3 不同處理液下蠶豆根尖細胞染色體畸變情況

用含不同量光合細菌的污水處理浸種蠶豆根尖，觀察細胞的有絲分裂，其間出現的染色體畸變主要有滯后染色體、染色體拋出、染色體橋、染色體環、三體和染色體斷片，有的染色體畸變呈并發狀（圖2）。分析發現，陽性對照的根尖染色體畸變類型最多，且形式復雜，呈并發狀。隨著光合細菌原液體積分數的增加，染色體畸變減少，畸變類型單一化。染色體結構的變異主要表現是染色體拋出、染色體橋和染色體環；染色體行為變異的典型表現是染色體滯后；微核的誘發必然導致染色體數目的減少，產生非整倍體。隨著光合細菌原液體積分數的增加，染色體畸變類型減少，染色體畸變率降低，兩者呈負相關。

3 討論

試驗結果表明，光合細菌能夠抑制農村污水對蠶豆根尖細胞的遺傳毒害。隨著光合細菌原液體積分數的增加，MI和微核抑制率增加，根尖MNR和微核指數降低，染色體畸變程度降低。當光合細菌原液的體積分數為25%時，有絲分裂指數最大、微核率最低、微核指數最小、微核抑制率最高、染色體畸變最少。可見，光合細菌通過代謝分解同化了農村污水中的有害物質，將農藥和化肥的殘留降解，從而降低了污染物對蠶豆根尖染色體的遺傳損傷，緩解了有害物質對蠶豆根尖有絲分裂的抑制，減少了微核的形成和染色體畸變的發生。前人研究發現洋蔥[9]和香菇[10]水提液能抑制環磷酰胺誘發的微核、蛹蟲草水提取液能抑制Cu2+誘發的微核[11]、蛹蟲草多糖能抑制紫外線誘發的微核[12]，而光合細菌對污水誘發的微核的抑制效應還未見報道。

光合細菌對污水誘發的微核的抑制作用與光合細菌原液的體積分數之間存在計量—效應關系，可以擬合出直線回歸方程，可見體積分數與抑制率雖然呈正相關，但是此方程的R2=0.956 1<0.99，不是一條標準的直線，隨著體積分數的增加，微核抑制率的增加減緩，逐漸呈現平臺效應。該試驗肯定了光合細菌對污水誘發的蠶豆根尖微核的抑制作用，為光合細菌對污水處理過的蠶豆根尖的細胞遺傳學效應提供了資料，為最終開發出能夠治理農村污水污染、改善農產品品質、提高農產品產量的光合細菌微生態肥料奠定基礎。

參考文獻：

[1] 馬魯銘，王云龍，劉志剛，等.南方農村生活污水處理目標及工藝模式探討[J].中國環境科學，2013，33（1）：118-122.

[2] 蘇東輝，鄭 正，王 勇，等.農村生活污水處理技術探討[J].環境科學與技術，2005，28（1）：1003-1004.

[3] 李福枝，劉 飛，曾曉希，等.光合細菌（PSB）應用的研究進展[J].食品與機械，2008，24（1）：152-158.

[4] 張信娣，陳 瑛.光合細菌對三角帆蚌養殖水體水質的影響[J].淡水漁業，2007，37（1）：103-105.

[5] 黃翔峰，李春鞠，章非娟.光合細菌的特性及其在廢水處理中的應用[J].中國沼氣，2005，23（1）：29-35.

[6] 呂 紅，周集體，王 競.光合細菌降解有機污染物的研究進展[J].工業水處理，2003，23（10）：9-12.

[7] 蔣 琳，張 丹，劉玉榮，等.武漢市南湖區域不同污染水源對蠶豆根尖細胞有絲分裂期染色體的影響[J].華中農業大學學報，2007，26（3）：423-427.

[8] 李亞青，李 屹.生活污水對蠶豆根尖細胞致畸效應的研究[J].水資源與水工程學報，2013，03（4）：201-203.

[9] 秦永燕，王旭東，劉瑞祥，等.蠶豆微核技術研究洋蔥的抗突變作用[J].食品研究與開發，2012，33（12）：5-7.

[10] 陳曉麟，王 強.香菇水提取液對蠶豆根尖微核率的影響[J].食品研究與開發，2010，31（4）：133-135.

[11] 田雪蓮，陸偉東，田雪珊，等.蛹蟲草水提液對誘發蠶豆根尖微核的影響[J].食品工業科技，2011，32（2）：149-150.

[12] 朱蘊蘭，邵 穎，陳安徽，等.蛹蟲草多糖對紫外線誘發蠶豆根尖細胞微核的影響[J].食品科學，2009，30（1）：177-180.

將蠶豆種子在水中浸泡24 h，待吸水膨脹后移到鋪有2層濕潤濾紙的培養皿中，置于25 ℃黑暗培養50 h，待根長至1～2 cm時，隨機分成7組（每組20個蠶豆），即陰性對照組CK1（自來水）、陽性對照組CK2（農村污水）和5個試驗組。試驗組處理液由污水和光合細菌原液混合配制，其中光合細菌原液的體積分數分別為5%（A）、10%（B）、15%（C）、20%（D）和25%（E）。將7組蠶豆根尖分別用7種處理液浸根培養6 h，自來水沖洗，培養皿中自來水恢復培養24 h。分別剪取長1 cm左右的根尖在卡諾固定液中固定24 h，然后酸解、染色、制片、鏡檢。每個根尖觀察1 000個細胞。

1.4 數據分析

計算蠶豆根尖細胞有絲分裂指數（MI）、微核率 （MNR）、微核指數和微核抑制率。用Origin7.5數據處理軟件對試驗數據進行差異顯著性分析。

MI=（分裂期細胞數/觀察細胞總數）×100%

MNR=（微核細胞數/觀察細胞總數）×1 000‰

微核指數=樣本微核率/陰性對照的微核率

微核抑制率=（陽性對照微核細胞數-樣本微核細胞數/陽性對照微核細胞數）×100%

2 結果與分析

2.1 不同濃度的光合細菌污水處理液對蠶豆根尖細胞有絲分裂指數的影響

對不同濃度的光合細菌污水處理液處理后的蠶豆根尖細胞進行了鏡檢觀察，結果表明，MI隨光合細菌原液體積分數的增加而增加，分別為（3.41±0.24）%、（4.38±0.13）%、（4.87±0.16）%、（5.27±0.21）%、（5.52±0.26）%。與陽性對照組CK2的MI（2.13±0.11）%相比，A液處理MI增加最少，僅1.28個百分點；E液處理MI增加最多，達3.39個百分點。與陰性對照組CK1的MI（6.14±0.24）%相比，E液處理后MI降低最少（0.62個百分點），D液處理后MI降低0.87個百分點。由此可見，農村污水明顯抑制了根尖細胞的有絲分裂，但隨著光合細菌原液體積分數的增加抑制作用減弱，即MI與光合細菌原液體積分數之間呈正相關。

2.2 不同濃度的光合細菌污水處理液對蠶豆根尖細胞微核的影響

用含不同量光合細菌的污水處理浸種蠶豆根尖，通過制片觀察微核的發生（圖1），并統計MNR、微核指數和微核抑制率（表1）。如圖1所示，在蠶豆根尖細胞的不同時期均觀察到了微核的發生。在細胞間期觀察到了多種微核類型，有單微核、雙微核和大微核，其中單微核最常見，數量最多，雙微核和大微核較少。在有絲分裂的過程中，也有微核的出現，即前期微核、后期微核和末期微核，其中后期微核和末期微核最常見。這可能與有絲分裂后期姊妹染色單體向兩級移動的過程容易受到外界的干擾，出現染色體的斷裂有關。這些斷裂的染色體片段游離在細胞中形成了微核，隨著細胞的有絲分裂結束，隨機進入到子細胞中，形成間期微核。由表1可見，隨著光合細菌原液體積分數增加，MNR和微核指數降低、微核抑制率升高。用A液處理時，MNR最高，微核指數最高，微核抑制率最低。用E液處理時，MNR最低，微核指數最低，微核抑制率最高。A液和E液相比，MNR、微核指數、微核抑制率均相差較大。方差分析顯示，五個不同梯度的菌液均與陽性對照相比有差異，其中B液、C液、D液和E液均達到了極顯著差異。因此，認為光合細菌能夠抑制污水所誘發的微核的產生，隨著光合細菌原液體積分數的增加，對微核的抑制效應越顯著。光合細菌對污水誘發的微核的抑制作用與光合細菌原液的體積分數之間存在計量-效應關系，其相關方程式為y=0.352 057 x-3.302 06，式中，x代表光合細菌原液的體積分數（%），y代表微核抑制率（%），R2=0.956 1。推測是光合細菌分解了污水中的有害物質，減少了其對染色體的遺傳損傷。

2.3 不同處理液下蠶豆根尖細胞染色體畸變情況

用含不同量光合細菌的污水處理浸種蠶豆根尖，觀察細胞的有絲分裂，其間出現的染色體畸變主要有滯后染色體、染色體拋出、染色體橋、染色體環、三體和染色體斷片，有的染色體畸變呈并發狀（圖2）。分析發現，陽性對照的根尖染色體畸變類型最多，且形式復雜，呈并發狀。隨著光合細菌原液體積分數的增加，染色體畸變減少，畸變類型單一化。染色體結構的變異主要表現是染色體拋出、染色體橋和染色體環；染色體行為變異的典型表現是染色體滯后；微核的誘發必然導致染色體數目的減少，產生非整倍體。隨著光合細菌原液體積分數的增加，染色體畸變類型減少，染色體畸變率降低，兩者呈負相關。

3 討論

試驗結果表明，光合細菌能夠抑制農村污水對蠶豆根尖細胞的遺傳毒害。隨著光合細菌原液體積分數的增加，MI和微核抑制率增加，根尖MNR和微核指數降低，染色體畸變程度降低。當光合細菌原液的體積分數為25%時，有絲分裂指數最大、微核率最低、微核指數最小、微核抑制率最高、染色體畸變最少。可見，光合細菌通過代謝分解同化了農村污水中的有害物質，將農藥和化肥的殘留降解，從而降低了污染物對蠶豆根尖染色體的遺傳損傷，緩解了有害物質對蠶豆根尖有絲分裂的抑制，減少了微核的形成和染色體畸變的發生。前人研究發現洋蔥[9]和香菇[10]水提液能抑制環磷酰胺誘發的微核、蛹蟲草水提取液能抑制Cu2+誘發的微核[11]、蛹蟲草多糖能抑制紫外線誘發的微核[12]，而光合細菌對污水誘發的微核的抑制效應還未見報道。

光合細菌對污水誘發的微核的抑制作用與光合細菌原液的體積分數之間存在計量—效應關系，可以擬合出直線回歸方程，可見體積分數與抑制率雖然呈正相關，但是此方程的R2=0.956 1<0.99，不是一條標準的直線，隨著體積分數的增加，微核抑制率的增加減緩，逐漸呈現平臺效應。該試驗肯定了光合細菌對污水誘發的蠶豆根尖微核的抑制作用，為光合細菌對污水處理過的蠶豆根尖的細胞遺傳學效應提供了資料，為最終開發出能夠治理農村污水污染、改善農產品品質、提高農產品產量的光合細菌微生態肥料奠定基礎。

參考文獻：

[1] 馬魯銘，王云龍，劉志剛，等.南方農村生活污水處理目標及工藝模式探討[J].中國環境科學，2013，33（1）：118-122.

[2] 蘇東輝，鄭 正，王 勇，等.農村生活污水處理技術探討[J].環境科學與技術，2005，28（1）：1003-1004.

[3] 李福枝，劉 飛，曾曉希，等.光合細菌（PSB）應用的研究進展[J].食品與機械，2008，24（1）：152-158.

[4] 張信娣，陳 瑛.光合細菌對三角帆蚌養殖水體水質的影響[J].淡水漁業，2007，37（1）：103-105.

[5] 黃翔峰，李春鞠，章非娟.光合細菌的特性及其在廢水處理中的應用[J].中國沼氣，2005，23（1）：29-35.

[6] 呂 紅，周集體，王 競.光合細菌降解有機污染物的研究進展[J].工業水處理，2003，23（10）：9-12.

[7] 蔣 琳，張 丹，劉玉榮，等.武漢市南湖區域不同污染水源對蠶豆根尖細胞有絲分裂期染色體的影響[J].華中農業大學學報，2007，26（3）：423-427.

[8] 李亞青，李 屹.生活污水對蠶豆根尖細胞致畸效應的研究[J].水資源與水工程學報，2013，03（4）：201-203.

[9] 秦永燕，王旭東，劉瑞祥，等.蠶豆微核技術研究洋蔥的抗突變作用[J].食品研究與開發，2012，33（12）：5-7.

[10] 陳曉麟，王 強.香菇水提取液對蠶豆根尖微核率的影響[J].食品研究與開發，2010，31（4）：133-135.

[11] 田雪蓮，陸偉東，田雪珊，等.蛹蟲草水提液對誘發蠶豆根尖微核的影響[J].食品工業科技，2011，32（2）：149-150.

[12] 朱蘊蘭，邵 穎，陳安徽，等.蛹蟲草多糖對紫外線誘發蠶豆根尖細胞微核的影響[J].食品科學，2009，30（1）：177-180.